气候变化对东北亚边缘海海冰变化的影响

The research on the dynamic changes of sea ice caused by climate change is a cutting-edge issue in the intersection of meteorology, oceanography, geology, geography and other disciplines has become one of the focuses in the world today; thus, the research has great significance to the sustainable development of the region and the world. This study projected to marginal sea of Northeast Asia (Okhotsk sea and sea of Japan) as the study area and using time serious remote sensing observation data (radar altimeter, passive radar radiometer and synthetic aperture radar) to analyze and illustrate the sea ice dynamic pattern change (sea ice thickness and concentration) in the past 30 years. For doing this, the process was taken in three steps: 1) Analyzing the dynamic changes of climatic factors (temperature, precipitation, radiation, etc.) in the marginal sea of Northeast Asia over the past 30 years. 2) Quantitatively assess the correlation between climate change and sea ice change in study period. 3) Estimating the variation of sea ice thickness and concentration in the study area under the consideration of future climate change. The implementation of this project is helpful to improve the understanding of the response mechanism of sea ice changes by climate change in the study area; to put forward scientific basis and decision support to maintain the ecosystem security in the marginal sea of Northeast Asia; and to lay a theoretical foundation for sustainable management of ecosystems under regional and global changes.

全球气候变化的大背景下的海冰动态变化是近些年国内外研究关注的焦点，是气象学、海洋学、地质学、地理学等学科交叉的前沿性问题，对区域乃至全球的可持续发展具有重要意义。本项目以东北亚边缘海（鄂霍次克海和日本海）为研究区，利用长时间遥感观测数据（雷达高度计数据、被动雷达辐射计、合成孔径雷达），揭示过去30年（1991-2020）东北亚边缘海海冰厚度和密集度的时空变化特征，阐明该地区海冰的动态格局；集成分析过去30年东北亚边缘海气候因子（气温、降水、辐射等）的动态变化特征，定量评估过去30年气候变化与海冰变化的相关关系，预估未来气候变化背景下该地区海冰厚度与密集度的变化特征。本项目的实施有利于提高该地区海冰变化对气候变化的响应机理的认识，为维护东北亚核心区生态系统安全提出科学依据和决策支持，为区域和全球变化下生态系统可持续管理奠定理论依据。

在全球气候变化背景下的海冰空间分布变化是国内外研究重点，对区域乃至全球的可持续发展具有重要意义。本项目以东北亚边缘海为研究区，利用长时间序列遥感观测数据（雷达高度计数据、被动微波辐射计等），揭示过去40年（1981-2020）东北亚边缘海海冰厚度和密集度的时空变化特征，阐明该地区海冰的动态格局；在对海冰变化的研究中，我国目前关注的焦点大都放在了两极或黄、渤海区域的研究，对于中高纬度地区的海冰的密集度变化研究甚少。研究针对东北亚边缘海中高纬地区的海冰研究，弥补了现阶段的空白，为此展开了对东北亚地区海冰时空分布变化的研究，其中主要针对：日本海、鄂霍茨克海以及白令海海域的海冰变化。主要研究结果包括：（1）根据研究区过去30年的气象数据，分析过去的气候变化（气温、降水、辐射等）动态规律，通过1991-2020年的气候数据，结合层次聚类相关性的统计模型，发现温度、气候对东北亚边缘海的海冰厚度有强烈的负相关性，降水对其产生较弱的负相关性；太阳辐射与厚度之间没有直接的相关性；（2）基于1981年至2020年微波辐射计海冰密集度数据，研究区海冰密集度大致在3月份达到最大值，9月份最小；鄂霍茨克海是海冰密集度最大的海域，日本海最小。（3）根据长时间序列的海冰密集度、气象数据插值分析，海冰密集度变化趋势和温度、太阳辐射在95%的置信度下成负相关关系，r分别为：-0.8286、-0.5719；而和降水之间的则存在较弱的正相关关系，海冰的变化同其他气象因子的响应关系还有待进一步验证。. 针对东北亚边缘海地区开展海冰变化的研究，分析近40年（1981-2020）的海冰动态变化、海冰密集度变化趋势同气象因子相关性研究，这为应对气候变化、促进我国东北跨境区域可持续发展提供科学依据，也有利于提高该地区海冰变化对气候变化的响应机理的认识。开展对东北亚边缘海区域的海冰监测研究，为我国在东北亚边缘海确保出海口提供理论基础，也为开通极地航线和航道提供基础数据，更为多国开展北极航道合作提供机会。